Systemy operacyjne i sieci komputerowe

1. Systemy operacyjne i sieci komputerowe Struktura adresu IP

2. Wstęp • Do sieci komputerowej mogą być podłączone różne urządzenia, np. serwery, komputery, drukarki. Każde z nich musi mieć możliwość wymiany danych z innymi. Aby to było możliwe, potrzebny jest mechanizm pozwalający na zidentyfikowanie każdego urządzenia podłączonego do sieci. • Identyfikacja odbywa się za pomocą unikatowych ciągów znaków nazywanych adresami. Adresy takie przypominają adres miejsca zamieszkania. Znając adres zamieszkania, np. kolegi, można wysłać do niego list, a poczta, posługując się adresem, dostarczy przesyłkę do miejsca przeznaczenia. • W najpopularniejszych obecnie sieciach lokalnych działających w standardzie Ethernet spotyka się dwa rodzaje adresów: • fizyczne – nazywane również adresami MAC (Media Access Control), • logiczne – adresy IP (Internet Protocol).

3. Adresy fizyczne • Adres fizyczny jest nadawany przez producenta każdej karcie sieciowej NIC (Network Interface Card) podczas jej wytwarzania. Adres ten jest niepowtarzalny i umieszczony w pamięci NiROM karty. Długość adresu fizycznego wynosi 48 bitów, lecz jest przedstawiany w postaci 12 cyfr szesnastkowych. 00:0A:E6:3E:FD:E1 • Pierwsze 24 bity oznaczają producenta karty sieciowej, pozostałe 24 bity są unikatowym identyfikatorem danego egzemplarza karty. Aby sprawdzić adres fizyczny karty, można w wierszu poleceń systemu Windows 200x i nowszych wersji wpisać polecenie ipconfig/all. W systemach z rodziny Windows 9x można użyć programu polecenia winipcfg.

5. Adresy logiczne • Adres logiczny wskazuje punkt przyłączenia do sieci, który jest nazywany interfejsem. • Komputer pracujący w sieci, wyposażony w kilka interfejsów, może mieć kilka adresów logicznych – po jednym dla każdego z tych interfejsów. • Interfejsy to zwykle urządzenia fizyczne, np. karty sieciowe, ale mogą być nimi również urządzenia logiczne, np. w niektórych kartach sieciowych można wyróżnić podinterfejsy.

6. Adresy logiczne • Adresy logiczne są nadawane przez administratora sieci. • Adres taki może określać urządzenie, np. komputer, grupę urządzeń (adres grupowy) lub całą sieć (adres sieci). • Może on być przypisany przez administratora lub uzyskany za pośrednictwem specjalnego serwera DHCP (Dynamie Host ConfigurationProtocol).

7. Adresy logiczne • Niezależnie jednak od sposobu uzyskania adresu logicznego, w danej sieci nie mogą istnieć dwa urządzenia o takim samym adresie. • Obecnie funkcjonują dwie wersje adresów IP: • IPv4 - starsza wersja, bardzo rozpowszechniona, • IPv6 - nowsza wersja, mniej popularna.

8. Adresy IPv4 • Adres IP w wersji 4 ma zawsze długość 32 bitów. • Jest on podzielony na cztery 8-bitowe bloki zwane oktetami. • Administratorzy najczęściej przedstawiają adresy w postaci dziesiętnej (notacja dziesiętna z kropkami).

9. Adres sieci i hosta • Każdy host w sieci pracuje w obrębie określonej sieci lokalnej; • Sieci lokalne mogą być oczywiście ze sobą połączone tworząc sieć rozległą; • Ta struktura odzwierciedlona jest w adresie IP; • Zawiera on w sobie dwie informacje identyfikujące jednoznacznie host w sieci rozległej: numer sieci (ang. networkID) jest to unikalny w obrębie sieci globalnej identyfikator danej sieci komputerowej i numer hosta (ang. host ID); • Numer sieci określa wszystkie urządzenia znajdujące sie w tym samym segmencie sieci fizycznej i połączone z tym samym routerem; • Wszystkie urządzenia podłączone do jednej sieci fizycznej musza mieć ten sam numer sieci;

10. Adres sieci i hosta • Numer sieci określany jest też często adresem sieciowym; • Numer hosta (ang. host ID) jest to unikalny w obrębie danej sieci fizycznej identyfikator urządzenia (komputera, routery, drukarki sieciowej itp.) pracującego w sieci; • Numer hosta określany jest też często adresem hosta.

11. Adres sieci, maska sieci i adres rozgłoszeniowy • Przy oddawaniu do użytku łącza do sieci Internet jego użytkownikowi przyznawana jest pula kolejnych adresów IP. Do identyfikacji tych adresów używa się adresu sieci i maski sieci. • Adres sieci – jest to pierwszy z kolejnych adresów IP przyznanych sieci. Adres ten nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci. • Maska sieci – określa zakres kolejnych adresów IP przypisanych danej sieci. Maska sieci często nazywana jest także maska podsieci (ang. subnetmask). • Ponadto w obrębie danej sieci specjalne znaczenie ma adres rozgłoszeniowy (ang. broadcastadress). Przesłanie danych pod ten adres oznacza rozesłanie ich jednocześnie do wszystkich urządzeń w danej sieci. Ten adres IP również nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci.

12. Blok ośmiu adresów IP 255.255.255.248 Maska sieci

13. Znaczenie maski podsieci • Aby lepiej zrozumieć znaczenie wartości maski sieci, należy najpierw przyjrzeć się adresom IP zapisanym w postaci liczb dwójkowych (binarnych) i poznać strukturę maski podsieci. • Adres IP jest 32-cyfrowa (bitowa) liczba binarna. W świecie komputerów liczby binarne są często dzielone na jednostki 8-bitowe (bajty). Adres IP jest również podzielony w ten sposób. Każda 8-bitowa wartość jest zapisywana w postaci liczby dziesiętnej z zakresu od 0 do 255. W ten sposób 32-bitowa wartość adresu IP jest zapisywana w postaci czterech liczb dziesiętnych, z których każda należy do zakresu od 0 do 255.

14. Struktura maski sieci • Maska sieci może być również przedstawiona za pomocą liczb binarnych. W takiej postaci widać, ze składa się ona z dwóch części: • początkowej, zawierającej same jedynki, • końcowej, składającej się z samych zer. • Należy zwrócić uwagę na część składająca się z samych jedynek. Nazywa się ją maską.

15. Struktura maski sieci

16. Struktura maski sieci • Kiedy wartości, objętej maską, części adresów IP są takie same, to adresy należą do tej samej sieci. • Na przykład objęte maską części adresów IP: 210.248.12.96 i 210.248.12.103 są takie same i należą one do tej samej sieci. • Ponieważ jednak wartości objętych maska części adresów IP 210.248.12.103 i 210.248.12.104 są różne, adresy te należą do różnych sieci.

17. Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci • Kiedy maska sieci jest przedstawiona za pomocą liczby binarnej, można określić liczbę adresów IP należących do tej sieci. • Należy przyjrzeć się tej części maski, która składa sie z samych zer. • Na przykład dla maski sieci 255.255.255.248 cześć złożona z zer ma długość trzech bitów, co oznacz, że sieci przypisanych jest osiem adresów IP.

18. Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci

19. Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci • Maska sieci przedstawiona za pomocą liczby binarnej musi mieć, począwszy od pewnego miejsca na prawo, same zera, a od tego miejsca na lewo, same jedynki. Z tego powodu jako maskę sieci można podać wyłącznie te liczby, które kończą się ciągiem samych zer. Nie można na przykład podać wartości 255.255.255.15 . • Wartości, które mogą być maską sieci: 255.255.255.192 = 11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 • Wartości, które nie mogą być maską sieci: 255.255.255.15 = 11111111.11111111.11111111.00001111